半导体参数测试系统技术方案

本实用新型专利技术属于半导体测试技术领域，特别涉及一种用于晶体管参数测试的半导体参数测试系统，包括探针系统、数字源表、PC机、温度控制装置、抽真空装置和软件系统；抽真空装置将半导体器件吸附在探针系统中的样品台上；探针系统中的传输线按照测试电路与数字源表的接线口相连；数字源表通过GPIB接口与PC机相连，利用数字源表的电源功能把电压或电流通过探针加载在半导体器件的电极上，同时利用数字源表的万用表功能进行数据采集；样品台中设有加热丝和热电偶棒，通过温度控制装置对样品台的温度进行控制，温度控制装置通过RS232接口与PC机相连。整个测试系统都是由PC机进行控制，最后在PC机上显示、分析和保存测试数据。本实用新型专利技术可以使半导体测试成为自动化测试过程，使测试变得更方便、更高效的同时，大幅度地降低测试成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体测试
，特别涉及一种用于晶体管参数测试的半导体参数测试系统，并可以把该测试系统推广到其它类型半导体器件的参数测试中去。
技术介绍
目前，针对半导体参数测试有各种各样的仪器，但基本都是分立的，即每台仪器只能实现一个或者为数不多的几个参数的测试，比如测伏安特性曲线需要伏安特性测试仪， 测电容-电压特性曲线需要电容-电压测试仪；并且，对不同类型的半导体器件需要不同的测试仪器，比如三极管测试仪器与二极管测试仪器是不同的；而且，国内生产的测试仪器基本上还是采用指针式仪表和手动操作，此方法读数慢而且不够准确，操作也比较繁琐。国外半导体参数测试仪器虽在性能上有所提升，但是价格十分昂贵。这势必会导致半导体测试系统的构成装置过于庞大，增加了测试时间，进而增加了测试成本。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有的半导体参数测试中存在的弊端，使半导体测试过程变得更方便、更高效，并且在保证测试性能的前提下，大幅度地降低测试成本。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案一种半导体参数测试系统，包括探针系统、数字源表、PC机、温度控制装置、抽真空装置和软件系统；所述抽真空装置将半导体器件吸附在探针系统中的样品台上，所述探针系统中的传输线按照测试电路与数字源表的接线口相连；所述数字源表通过GPIB接口与PC机相连，所述数字源表同时具有电源和万用表功能，利用数字源表的电源功能把电压或电流通过探针加载在半导体器件的电极上，同时利用数字源表的万用表功能进行数据采集；所述样品台中设有加热丝和热电偶棒， 通过温度控制装置对样品台的温度进行控制，所述温度控制装置通过RS232接口与PC机相连。进一步地，所述探针系统中的探针三维调节装置通过可控磁性的吸盘与铁座之间的磁力固定在铁座上，所述探针通过带BNC接口的传输线与数字源表的接线口相连。进一步地，所述样品台中的真空泵接口与抽真空装置相连，通过吸气口和吸气槽把半导体器件吸附在样品台，所述样品台固定在样品台三维调节装置上。进一步地，所述样品台上方设有显微镜及显微镜高度调节装置，所述显微镜高度调节装置固定在与底座连接的固定杆上；在所述显微镜物镜的上方设有LED光源和CCD摄像头。进一步地，所述样品台中设有电热丝和四个电热偶棒插槽，插入热电偶棒，所述电热丝外接温度控制装置，所述热电偶棒为温度控制装置提供反馈温度。进一步地，所述的测试参数包括电流-电压特性、转移特性、跨导特性、开启电压值、漏极饱和电流值、温度特性。本技术设计了一套探针系统，由于现在半导体工艺普遍采用微纳光刻工艺，制造出的半导体器件都在微米级别，如本技术中的测试样品为高电子迁移率晶体管 (HEMT)，其芯片尺寸仅为500微米*500微米，电极尺寸仅为60微米*60微米，所以必须设计出符合现代化半导体生产工艺要求的探针系统。本技术采用两台Agilent U3606A数字源表构成电源和数据采集单元，其特征在于该数字源表同时具有电源和万用表功能。该数字源表能达到5位半的精度，电流能达到微安，电压能达到微伏级别，并能通过GPIB接口与PC机进行通讯，大大地减少了半导体参数测试中所要的测试仪器，而且利用PC机进行控制，实现了自动化测试的目标。利用数字源表的电源功能，通过PC机中编好的软件系统发送指令直接控制数字源表的电压、电流输出，给晶体管加载所需的电压或电流，并利用数字源表的万用表功能实时采集测量值。采用的温度控制装置通过RS232接口与PC机进行通讯，控制样品台的温度。本技术中，在对每一个参数进行测量前只需要采用不同的测试电路，即对数字源表采用不同的连线，就可实现对各种参数包括电流-电压特性、转移特性、跨导特性、 开启电压值、漏极饱和电流值、温度特性的自动化测量。并可根据测试需要不断地扩展测试功能，具有很好的可扩展性。本技术的有益效果是，可以使半导体测试成为自动化测试过程，使测试变得更方便、更高效的同时，大幅度地降低测试成本。由于其低成本、高效性和自动化测试过程能在高校实验室及工厂中得到广泛推广。附图说明图1是本技术半导体参数测试系统的结构示意图。图2a、图2b是本技术半导体参数测试系统的总体示意图。图3a是本技术中样品台的结构示意图。图北是图3a的截面图。图4是本技术中对于HEMT器件的电流-电压特性曲线、转移特性曲线及跨导特性曲线、开启电压值、漏极饱和电流值、温度特性的测试所用的电路示意图。图5是本技术中对HEMT器件的转移特性、跨导特性、开启电压值、漏极饱和电流值的测试结果图。图6是本技术中对HEMT器件的温度特性的测试结果图。图7是本技术中对HEMT器件的电流-电压特性的测试结果图。图8为本技术中设计的软件系统结构框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。在图1中，通过抽真空装置把半导体器件吸附在探针系统中的样品台上；探针系统中的传输线按照测试电路与数字源表的接线口相连，数字源表通过GPIB接口与PC机相连，利用数字源表的电源功能把电压或电流通过探针加载在半导体器件的电极上，同时利用数字源表的万用表功能进行数据采集；样品台中有加热丝和热电偶棒，通过温度控制装置就能对样品台的温度进行控制，温度控制装置通过RS232接口与PC机相连；利用编写的软件系统，通过GPIB接口和RS232接口发出指令对仪器进行控制。数字源表构成了电源和数据采集单元，同时具有电源和万用表功能，通过GPIB接口与PC机进行通讯，利用数字源表的电源功能，通过软件系统发送指令直接控制数字源表的电压、电流输出，给晶体管加载所需的电压或电流，并利用数字源表的万用表功能实时采集测量值。温度控制装置通过RS232接口与PC机进行通信，通过样品台中的加热丝和热电偶对样品台进行温度的输出和控制。整套测试系统最终通过用LabVIEW编程的软件系统实现所需要的功能，进而在电脑屏幕上即时地显示出测量曲线或者测量值。在图2a、图2b所示实施例中，探针三维调节装置1利用可控磁性的吸盘2与铁座 3之间的磁性吸力固定在铁座上，总共有三个相同的探针，探针4通过带BNC接口的传输线 5与数字源表16中的数字源表的接线口 17相连，总共两台数字源表。并把探针与传输线的一头通过螺丝固定在探针三维调节装置上，这样探针的位置可以通过三维调节装置进行调整。样品台8中的真空泵接口与抽真空装置15相连，通过吸气口 22和吸气槽23把半导体器件7吸附在样品台。加热丝25与温度控制装置相连，可对样品台进行加热。在四个热电偶棒插槽M插入热电偶棒，即可通过热电偶棒为温度控制装置提供反馈温度，用于对样品台温度的控制。同时样品台固定在样品台三维调节装置6上。通过调节样品台三维调节装置，可以使测试样品呈现在显微镜9的目镜中央。均勻照明的LED光源10固定在显微镜的物镜上方，提供显微镜所要的光源。CCD摄像头11提供了除目镜观测外的另外一种观测方式，显微镜高度调节装置12与底座连接的固定杆13之间是螺纹连接，可以通过螺纹调节显微镜的高度。两台数字源表通过GPIB接口与PC机19相连，温度控制装置通过RS232接口与PC机相连，抽真空装置、数字源表、温度控制装置18和PC机都放在仪器柜14中。在图3a、图北中，样品台本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体参数测试系统，其特征在于包括探针系统、数字源表、ＰＣ机、温度控制装置、抽真空装置和软件系统；所述抽真空装置将半导体器件吸附在探针系统中的样品台上，所述探针系统中的传输线按照测试电路与数字源表的接线口相连；所述数字源表通过ＧＰＩＢ接口与ＰＣ机相连，所述数字源表同时具有电源和万用表功能，利用数字源表的电源功能把电压或电流通过探针加载在半导体器件的电极上，同时利用数字源表的万用表功能进行数据采集；所述样品台中设有加热丝和热电偶棒，通过温度控制装置对样品台的温度进行控制，所述温度控制装置通过ＲＳ２３２接口与ＰＣ机相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卞金鑫，黄杰，李洪，涂浩，陈麟，彭滟，贾晓轩，杜少卿，郭天义，徐静波，朱亦鸣，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31